樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)角樁受力性能探究

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1、樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)角樁受力性能探究　　摘要：隨著高層建筑的增多，建筑物密度日益增大，道路和地下管線縱橫交錯(cuò)，地下可利用空間越來(lái)越有限，我國(guó)的深基坑工程日益增多，支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題越來(lái)越突出。支護(hù)結(jié)構(gòu)的形式?jīng)Q定著施工的經(jīng)濟(jì)和安全。樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)是深基坑開挖中常用的一種圍護(hù)形式，在基坑工程中得到了持續(xù)廣泛的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：地基基礎(chǔ)工程；樁錨支護(hù)；角樁受力分析；冠梁水平位移中圖分類號(hào)：TU4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào):引言目前，支護(hù)樁預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)結(jié)構(gòu)在基坑工程中已取得了較為廣泛的實(shí)踐應(yīng)用，并已取得成功。但基

2、坑工程的成功實(shí)施更多地仍依賴于工程經(jīng)驗(yàn)的積累和監(jiān)測(cè)控制，相關(guān)理論的研究仍相當(dāng)欠缺，急需系統(tǒng)、深入的研究加以解決。特別是對(duì)于平面形狀為凹多邊形的基坑，陽(yáng)角處排樁（本文簡(jiǎn)稱角樁）承受復(fù)雜土壓力作用，發(fā)生雙向彎曲，設(shè)計(jì)不當(dāng)時(shí)易發(fā)生安全事故。1.工程概況1.1基坑周邊環(huán)境7某工程場(chǎng)地位于交通路交叉口西南角，整個(gè)工程由1幢綜合樓和地下停車庫(kù)組成。南側(cè)有已建辦公樓（六層），新樓與已建辦公樓相交處有8根水管，緊貼已建辦公樓，在新樓的北側(cè)、西側(cè)都有居民樓（三層）。1.2工程地質(zhì)本場(chǎng)地地層屬于第四系全新統(tǒng)、上更新

3、統(tǒng)和中更新統(tǒng)，分為以下幾個(gè)地質(zhì)單元層：①雜填土，②粉土，③粉砂，④粉質(zhì)粘土。1.3支護(hù)體系設(shè)計(jì)方案及監(jiān)測(cè)方案本工程基礎(chǔ)埋深10.0m，地下水位埋深約16.0m，地下水對(duì)基坑開挖及施工沒有影響。該基坑支護(hù)采用支護(hù)樁預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)形式，鉆孔灌注樁直徑1000mm，間距1200mm，嵌固深度10m。在角樁部位的灌注樁縱向鋼筋上，沿截面對(duì)稱布置四個(gè)鋼筋應(yīng)力計(jì)，并分別在基坑中部及角部的支護(hù)樁內(nèi)設(shè)置探測(cè)管，通過(guò)儀器來(lái)監(jiān)測(cè)不同開挖工況下，內(nèi)力和位移的變化。1.4施工步驟（1）先在基坑四周放線，確定灌注樁位置，

4、完成灌注樁的施工，同時(shí)澆注冠梁。（2）開挖第一層土層，在邊坡上設(shè)置鋼筋網(wǎng)，噴射混凝土面層，施工預(yù)應(yīng)力錨索。(3)重復(fù)上一步驟，到開挖至坑底。2.施工監(jiān)測(cè)情況分析72.1基坑頂口水平位移情況根據(jù)觀測(cè)方案，在基坑各側(cè)布置了11個(gè)測(cè)斜點(diǎn)，測(cè)量基坑完成后基坑頂口的水平位移情況如圖1所示（括號(hào)內(nèi)為位移值）：整個(gè)基坑邊緣的位移并不是呈對(duì)稱的，特別是在基坑的角隅處，其位移變化比較復(fù)雜，這個(gè)跟支護(hù)體系類別有很大關(guān)系，也跟角隅處土壓力分布比較復(fù)雜有關(guān)系，從這里我們可以看到該體系的變形具有明顯的空間作用，角區(qū)位移變

5、化明顯。2.2角樁部位水平位移分析基坑變形是反應(yīng)基坑運(yùn)行狀況最直觀、最可靠，最重要的指標(biāo)之一，其變形的增大始終是基坑施工中關(guān)注的關(guān)鍵。下面以陽(yáng)角部位CX-8測(cè)斜孔為例來(lái)分析角樁部位水平位移變化情況。從圖2中相關(guān)曲線可以發(fā)現(xiàn)，基坑的變形主要是由土方開挖所引起，且與開挖深度成正比關(guān)系。隨著開挖加深，變形逐步增大，并且位移最大值位置也隨著開挖加深而逐步下移。在開挖完成后，基坑暴露時(shí)間愈長(zhǎng)，其側(cè)壁水平位移變化也就越大，而且其位移增長(zhǎng)量比開挖期間都要大得多，在施工期間仍然應(yīng)對(duì)基坑側(cè)壁位移進(jìn)行不間斷觀察，如

6、超過(guò)警戒線，應(yīng)立即采取措施，防止發(fā)生傷亡事故。2.3角樁的受力狀況7排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)中，監(jiān)測(cè)元件是按照對(duì)稱布置在基坑底部斷面上的，在這個(gè)斷面上所承受的彎矩最大。以陽(yáng)角部位GZ6樁（圖3）為例，顯示了角樁內(nèi)力隨開挖進(jìn)程的變化情況。從監(jiān)測(cè)資料上來(lái)看，內(nèi)力變化有以下幾個(gè)特點(diǎn)：(1)從圖3計(jì)算結(jié)果上可以看出混凝土測(cè)得的最大拉應(yīng)力也沒有超過(guò)C30混凝土的最大拉應(yīng)力Ft=1.43MPa。這說(shuō)明支護(hù)樁處于正常的工作狀態(tài)。(2)角樁反彎點(diǎn)處內(nèi)力變化，基本的趨勢(shì)是隨深度的增加而增大。基坑角隅處受力比較復(fù)雜，角樁GZ6

7、編號(hào)3處應(yīng)變位于基坑內(nèi)側(cè)，截面上應(yīng)該為受壓區(qū)域，而實(shí)際上在監(jiān)測(cè)過(guò)程中一直為受拉區(qū)域，這是由于基坑形狀的不規(guī)則，基坑沿東西方向的位移比較大，使角樁沿東西方向的遠(yuǎn)位移大于其他方向的位移，因而編號(hào)3處在截面上顯示出受拉的傾向。2.4基坑冠梁的沉降、位移變化分析在本工程中，支護(hù)體系是處于正常工作狀態(tài)下，因此冠梁的水平位移是處于安全水平。從圖4中可以看出，由于冠梁的存在約束了基坑位移的發(fā)展，并且在基坑開挖完成后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，其位移幾乎不再發(fā)生變化。冠梁對(duì)支護(hù)樁的樁頂位移有著明顯的限制作用，并且圈梁也不是

8、對(duì)每一根樁都能夠產(chǎn)生較大的約束作用，而在圈梁的兩端部位對(duì)樁的約束作用比較強(qiáng)，而在圈梁的中間部位約束作用較小，當(dāng)圈梁的跨度較大時(shí)，甚至可能會(huì)產(chǎn)生反向作用。73.角樁設(shè)計(jì)建議3.1角樁配筋首先角樁也要保持一定的彈性，來(lái)保證在錨桿和冠梁對(duì)角樁的約束作用下，樁后土壓力重新分布后保證各排樁和冠梁能夠協(xié)調(diào)變形，共同承受荷載。對(duì)于角樁的配筋根據(jù)所計(jì)算土壓力來(lái)確定配筋量以及配筋形式，與其他部位相比，可以配置抗扭鋼筋，來(lái)抵抗冠梁帶來(lái)的扭矩；可以增大樁徑，增加角樁的剛度，增強(qiáng)其抗彎剛度和抗剪能力。3.2對(duì)角樁部位做